核聚變

張巖峰

核聚變（nuclear fusion）又稱熱核反應，是由一些輕原子核（如氘、氚）融合生成較重原子核，同時釋放出巨大能量（稱為“聚變能”）的核反應。輕核需處于上億度高溫的等離子體狀態，以獲得能量來克服庫侖勢壘。核聚變是核反應的一種，是輕核的外電子脫離原子核束縛，原子核發生碰撞，進行聚合，產生新原子同時釋放能量的過程。輕核一般需要處于上億攝氏度高溫的等離子體狀態，以獲得能量來高速碰撞。在碰撞過程中，不僅電子釋放出來，中子也釋放出來，這種局部的反應擴大到一定程度，就會產生巨大的能量。1932年，澳大利亞科學家馬克·歐力峰（Mark Oliphant）領導的實驗第一次發現核聚變。

核聚變不屬于化學變化，有兩種反應類型：一種是熱核反應，一種是冷核聚變。熱核反應中，參與反應的輕原子核從熱運動中獲得動能，進行核聚變。這是氫彈的爆炸理論基礎，也是如今很有前途的一種新能源。但熱核反應瞬間產生的能量太過強大，需要控制后才能加以利用。

冷核聚變是指在相對低溫的情況下進行的核聚變反應，目前為止還是一種概念性假設，尚未實現。理論上，冷核聚變比熱核反應所需要的溫度大大降低，可以使用更簡單、更普通的設備產生可控的聚變反應，反應也更加安全。

目前世界上有許多國家在進行熱核聚變裝置的研究，設計熱核聚變試驗反應堆，以期令熱核聚變成為可利用的新能源。2007年國際熱核試驗反應堆（ITER）計劃在法國啟動，由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、韓國和美國等七個成員實體資助和運行，旨在建立世界上第一個受控的熱核聚變試驗反應堆。我國的可控熱核聚變技術一直處于世界領先地位， 2012年成功自主設計研制出全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST裝置），并且完成了放電試驗，首次放電獲得電流200千安，其余各項試驗都達到預期效果，獲得多項世界第一。

（原載于學習強國·每日科技名詞，2020年7月23日）